超临界锅炉启动系统的性能分析(7)

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6 启动工况向纯直流运行工况的转换控制

以某厂600MW超临界锅炉配置的启动系统为例，如图6—1是该厂启动系统。该厂启动系统主要特点是：配有四个启动分离器和一个贮水箱，并且配置了循环水泵。锅炉负荷在35%BMCR以下时，循环水泵投入运行。图6—2为锅炉负荷与循环泵流量、水冷壁工质流量、给水泵流量、贮水箱水位的变化关系。图6—3为锅炉负荷与循环阀和启动阀开度的变化关系。

6.1 启动系统组成

（1）配有四个汽水分离器。启动期间，水冷壁出口联箱引出的蒸汽和水的混合供纸在汽水分离器内靠离心力的作用把水和蒸汽分离开来，蒸汽从顶部被引入过热器，谁从底部被引出进入贮水箱。该系统采用了多个分离器，其优点在于可以减小单个分离器的容量，单个分离器体积小，可以减小分离器壁厚，以减小温度变化引起的热应力，提高启动速度。

（2）配有一个立式贮水箱。贮水箱的作用是贮藏炉水，在锅炉启动阶段，隔离水冷壁和过热器，为保证过热器无水进入，贮水箱容量必须保证启动期间在打开个水位调节阀和闭锁阀前的全部工质。

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（3）溢流管。从贮水箱溢流总管分出的三只溢流分管分别是高水位溢流、超高水位溢流和亚临界运行工况溢流。

在冷态启动和温态启动初期，为稳定贮水箱内液位，必须顺次打开高水位溢流调节阀和超高水位溢流调节阀。而热态启动和极热态启动时，只需打开高水位溢流调节阀。

当机组在亚临界工况运行时，为稳定贮水箱内液位，应使用亚临界运行工况调节阀。这时一定不能用高水位溢流调节阀来放水，否则后造成强烈的系统扰动。

此外，高水位溢流管和超高水位溢流管还参与第一次启动和较长时间停炉后启动前的锅炉水冲洗。

（4）再循环泵。将再循环流量和给水流量混合后送入省煤器。

（5）再循环泵入口冷却水管。为使进入再循环泵的炉水保持一定的过冷度，避免再循环泵汽蚀，从省煤器入口引出约1%～2%泵流量的冷却水。当再循环泵炉水温度高于饱和温度下20℃时，投入冷却水；当再循环泵炉水温度高于饱和温度下30℃时，停运冷却水。

（6）热备暖管。当锅炉进入直流运行后，为维持整个启动系统处于热备用状态，从锅炉省煤器出口引出少量炉水只再循环泵主管控制阀和两个高水位调节阀前。

（7）再循环泵旁路管。为在锅炉地循环流量时保证再循环泵可维持最小安全流量，从泵出口至贮水箱设置再循环泵旁路管。

6.2 锅炉启动

系统启动初期,首先应先对低压段管路进行清洗,其中包括包括冷凝给水管路及低压加热管道的清洗;然后对除氧给水及高压加热管道进行清洗；待这段水质清洗满足要求后方可进行锅炉的清洗。锅炉清洗主要是清洗沉积在受热面上的杂质、盐分和因腐蚀生成的氧化铁等。当省煤器入口和分离器出口水质满足要求时(水的电导率<1μS/cm,含铁量<100mg/kg, pH值为9.3～9.5),则完成冷态清洗,方可点火升温升压进行热态清洗。

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锅炉冷态清洗完成后,便可启动燃油系统,启动送风机使通风量维持在37%BMCR左右的工况；调节给水使工质流量维持在最低直流负荷的流量,锅炉点火后,工质温度逐渐升高,当工质开始汽化时,体积将突然增加,使分离器前受热面出口温度达到饱和温度,此时打开相应的阀门以维持分离器储水罐水位。当分离器有蒸汽发生时,将相应的阀门投入自动运行,调整燃油控制阀以及主蒸汽压力，HP、LP调节阀等,使锅炉升压,将压力控制在要求的范围内,进行热态清洗,认真监测循环水的水质,合格后便可进行汽机冲转。

当主蒸汽压力上升到一定值(主蒸汽压力最小值)后,对蒸汽管道进行预热,当汽轮机前蒸汽参数达到规定数值,点火一定时间后,就可对汽轮机进行冲转、暖机,逐步增加燃料投入,升速准备带负荷;启动一次风机,对磨煤机暖机进行投煤前的准备。制粉系统启动后,燃油系统过渡到给煤系统,协调控制HP、LP旁路调节阀以及分离器储水罐水位调节阀,工质逐步由湿态向干态转换,进入直流运行状态。

机组进入直流运行工况后,整套控制系统投入自动运行,相应的手动控制切为自动,各部分联锁保护投入,机组正常运行[18]。

（1）循环开始，但锅炉还未点火。在这个阶段，共有38%BMCR的流量进入省煤器，其中只有35%BMCR的流量来自再循环泵，还有3%BMCR的来自给水泵的流量来防止省煤气内汽化。

（2）从锅炉开始点火到蒸发量达到3%BMCR。在这个阶段，由于炉水受热逐渐这多，导致产生“汽水膨胀”现象，使贮水箱内水位迅速上升至高水位或超高水位，这时应打开高水位溢流阀和超高水位溢流阀，将工质排到扩容器内，直至水位回落至正常值，同时，

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当蒸发量达到3%BMCR时，关闭溢流调节阀。

在温态启动、热太启动或极热太启动时，锅炉压力很高，因为在给定开度下，随着启动压力的增加，通过溢流调节阀的流量也会增加，因此，在热太启动时只有高水位调节阀保持一定开度。

对极热太启动时，即10MPa时，通过高水位溢流调节阀和超高水位溢流调节阀的总流量将大幅度增加，此时为防止贮水箱被抽空，排水池溢流，高水位溢流调节阀在压力超过5MPa时将自动关闭。同样，超高水位溢流调节阀在压力超过14MPa时也将被强迫关闭。

如果水位降至6700mm以下，两个溢流阀就都关闭。随着蒸发量增加，水箱水位降至6400mm以下，循环流量将从35%BMCR降下来。水位控制方式如图6—4，6—5。

在亚临界压力下，由于有循环泵和溢流保温管的来流，贮水箱水位将会上升，一定比例的保温管的水会在贮水箱内蒸发然后排入过热系统。但有时进入贮水箱的水将比蒸发来那个要大，因此贮水箱中的水将缓慢增长。

使用亚临界排水管路阀门把贮水箱水位将指针常水位以下，可以减少由于使用高水位溢流发而产生的系统扰动，同时，也可以在大约20MPa的高压下运行操作。

（3）蒸发量从3%BMCR到35%BMCR。在这个阶段，虽然随着蒸发量增加，贮水箱水位会不断下降，使再循环本流量减小，但给水泵流量却会相应增加，使在循环泵流量与给水泵流量之和始终为35%BMCR，以确保水冷壁冷却。

当贮水箱水位为2350mm时，循环本流量为0，当贮水箱水位为6400mm时，循环泵流量为35%BMCR，且在2350～6400mm之间时，循环泵流量与贮水箱水位成比例变化。在此期间所有流量由锅炉给水泵提供。

在冷态启动初期，膨胀将水位超过6400mm，在此阶段的循环流量为最大值，即35%BMCR，在水位在6700～7650mm间时，第一个溢流阀A渐渐打开，在7450～8160mm间时，第二个溢流阀B渐渐打开。在冷态和热态启动时，因为膨胀而导致的工质的损失也

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将减小，由与启动时工质温度越高，锅炉压力越高，在给定的法门开度下，随启动压力的增长对应通过阀门的流量也在增大，因此，热态启动时只用溢流阀A。

6.3 启动工况向纯直流运行工况的转换控制

（1）启动工况向纯直流运行工况的转换控制

（2）切除启动分离器，使锅炉转入纯直流运行的过渡阶段。 （3）分离器出口为饱和蒸汽，但尚未达到设定的微过热状态。 （4）循环泵无循环流量通过。

（5）锅炉仍然处于定压运行，增加燃料量，以提高蒸汽的过热度。

（6）当分离器出口温度达到设定值，具有15℃的微过热度，切换阶段结束。 （7）启动系统切换完成后，开始变压运行。 （8）分离器为干态运行。

（9）锅炉正式转入纯直流运行后，开始变压运行。

6.4 转直流过程

随着蒸发量的增加, 储水箱水位逐渐下降, 此时要逐渐开大给水调门或增大给水泵转速, 同时根据储水箱水位下降情况逐渐关小炉水泵出口调阀, 随着负荷增加, 炉水泵出口调阀全部关闭, 给水流量全部由给水泵调节, 从而完成由湿态运行到直流运行的转变。机组负荷一般在210MW( 这与汽温、汽压、真空等参数有关) 左右即转入直流滑压运行方式，此时为亚临界直流炉, 随着负荷的升高，主汽压力逐渐升高，在80%BMCR、机组负荷在480MW左右达到临界压力后转入超临界状态。

6.5 转直流后的控制

机组进入直流状态，给水控制与汽温调节和前一阶段控制方式有明显的不同,给水不再控制分离器水位，而是和燃料一起控制汽温，即汽温调节主要是通过给水量和燃料量的比值来调整。但在实际运行中，由于不能精确地测定送入锅炉的燃料量，所以仅仅依靠水煤比来调节过热汽温, 则不能完全保证汽温的稳定。一般来说，在汽温调节中, 将水煤比作为汽温的一个粗调, 然后用减温水作为汽温的细调。所以通常选取汽水分离器出口汽温作为汽温调节回路的前馈信号， 并将此点的温度称为中间点温度。该点温度的变化将对锅炉的燃料输入量和给水量进行微调。水煤比因燃料、燃烧状况、受热面脏污程度不同 变化, 大致范围是6.8~7.5，按每10 MW负荷对应约30 t/h 水，4 t/h 煤的比例控制[19]。

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